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卫星通信终端 PCB 抗干扰设计指南

来源:捷配 时间: 2025/11/28 10:18:33 阅读: 128

1. 引言

 卫星通信终端多工作于户外复杂电磁环境(如雷雨、高压电网附近),需抵御强电磁干扰(EMI),行业痛点显著——某户外卫星终端厂商初始产品在高压电网附近,通信误码率超10??,无法满足卫星通信要求(误码率≤10??),导致项目延期。捷配累计交付卫星通信终端PCB超20万片,覆盖应急通信、海事卫星等场景,本文基于捷配EMC(电磁兼容性)测试经验,拆解PCB抗干扰设计原理、防护方案及验证标准,助力通信企业提升终端抗干扰能力。

 

2. 核心技术解析

卫星通信终端 PCB 抗干扰设计需遵循IPC-2221 第 6.8 条款(电磁兼容性设计)与GB/T 18655(车辆、船和内燃机 无线电骚扰特性) (适用于车载卫星终端),核心依赖三大防护技术:一是屏蔽设计,采用金属屏蔽罩(厚度≥0.2mm,材质洋白铜)覆盖射频区域,屏蔽效能需≥40dB(1GHz~2GHz 频段),捷配测试显示,无屏蔽时干扰信号强度达 - 40dBm,加屏蔽后降至 - 85dBm;二是滤波设计,在电源与信号入口处放置 EMI 滤波器(如 TDK DLW21SN102),插入损耗≥25dB(100MHz~1GHz),按IEC 61967(集成电路电磁兼容性测试)第 4 条款;三是接地优化,采用 “分区接地”(射频地、数字地、电源地分开),地之间用 0Ω 电阻连接,减少地噪声耦合,比混合接地抗干扰能力提升 30%。此外,卫星通信终端 PCB 需选用高绝缘强度基材,罗杰斯 RO4003C(介电强度 40kV/mm,耐候性 - 55℃~150℃)在户外环境下,绝缘性能稳定,比普通 FR-4(介电强度 25kV/mm)更适配卫星场景,符合MIL-STD-202(电子设备环境测试标准) 对耐候性的要求。

 

 

3. 实操方案

3.1 抗干扰三步设计法

  1. 屏蔽设计:① 屏蔽罩选型:射频区域(如卫星 modem 芯片)采用洋白铜屏蔽罩(厚度 0.2mm,尺寸按芯片布局定制),屏蔽效能≥40dB(1GHz 频段),用捷配 EMC 测试暗室(JPE-EMC-100)验证;② 屏蔽罩固定:屏蔽罩与 PCB 焊接,焊点间距≤2mm,焊接强度≥3N,按IPC-A-610G Class 3 标准;③ 缝隙防控:屏蔽罩接缝处缝隙≤0.1mm,防止干扰信号泄露,用激光测隙仪(JPE-Laser-50)检测;
  2. 滤波设计:① 电源滤波:在 12V 电源入口处放置 EMI 滤波器(TDK DLW21SN102),插入损耗 25dB@1GHz,元件间距≤5mm,靠近电源接口;② 信号滤波:卫星天线信号线(RF 线)串联 50Ω 射频滤波器(如 Murata BLM18PG102SN1),减少高频干扰,按IPC-7351元件布局;
  3. 接地与布线:① 分区接地:射频地、数字地、电源地各自独立,在电源芯片处用 0Ω 电阻单点连接,接地孔直径 0.3mm,间距≤3mm;② 信号线优化:卫星射频信号线长度≤100mm,线宽 0.3mm,间距 0.6mm(2 倍线宽),减少串扰,参考IPC-2221 第 6.4 条款

 

3.2 EMC 验证流程

  1. 辐射发射测试:按CISPR 22(信息技术设备无线电骚扰限值) ,1GHz 频段辐射值≤54dBμV/m,用捷配 EMC 暗室(JPE-EMC-100)测试;
  2. 抗扰度测试:进行射频电磁场辐射抗扰度测试(80MHz~1GHz,场强 10V/m),终端通信误码率≤10??,符合IEC 61000-4-3 标准
  3. 户外环境测试:在高压电网附近(110kV 线路下方)连续测试 24 小时,记录误码率,需≤10??,捷配提供户外测试场地与数据记录服务。

 

卫星通信终端 PCB 抗干扰设计需 “屏蔽 - 滤波 - 接地” 协同,核心是阻断干扰信号的传输路径。捷配可提供全流程服务:EMC 仿真团队提前预判干扰风险,DFM 系统检查屏蔽罩与滤波元件布局,实验室提供 EMC 全项测试,确保终端在复杂环境下稳定工作。

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